在地球大氣中,與人類關(guān)系最為密切的莫過于氧氣了。早在19世紀(jì),科學(xué)家們就有過這樣的擔(dān)心:“隨著工業(yè)的發(fā)達(dá)和人口的增多,500年后,地球上所有的氧氣都將被消耗殆盡,人類將趨于滅亡。”看看地球上的生物圈,無論是60億的人口,還是無以計數(shù)的動物,甚至包括不進(jìn)行光合作用的非綠色植物,都無時無刻不在吸入氧氣,呼出二氧化碳。19世紀(jì)以來,100多年來的工業(yè)化加速發(fā)展,大氣成分已發(fā)生了明顯的改變,大氣中的二氧化碳含量大幅上升。道理很簡單:大規(guī)模的礦物燃料的開采與燃燒、森林開采、大量還原性化合物的排放,加上世界總?cè)丝诘脑鲩L、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展、寵物飼養(yǎng)的增多,以及人類的其他活動的增多,共同構(gòu)成了對氧氣消耗日益增長的需求,地球上的植被(氧氣提供者)在逐年萎縮,而氧氣的消耗在逐年增加。從化學(xué)角度來看,地球上每增加一個二氧化碳分子,意味著要鎖住兩個氧原子。
這樣下去,是不是會有一天,地球人的氧氣就用完了呢?其實不盡然,有據(jù)載,在意大利的一個城市里曾挖出一個密閉的大壇子。據(jù)考證,這個壇子是1 000多年前被維蘇威火山爆發(fā)的灰塵埋沒的?;瘜W(xué)家從壇中抽出空氣進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)1 000多年前空氣中的氧氣含量和現(xiàn)在相同,也是占總體積的21%。
為什么1 000年來氧氣的濃度沒有變化呢?人們曾經(jīng)做過這樣的一個實驗:采集一些植物的綠葉,浸在水里,放到陽光下,很快葉子會不斷吐出一個個小氣泡。如果用試管收集這些氣體,用一塊點著的火木條放進(jìn)試管里,木條會猛烈地燃燒,并放射出耀眼的光芒——這就是氧氣,因為氧氣能夠幫助燃燒。如果再往水里增加二氧化碳,那么增加進(jìn)去的二氧化碳越多,綠葉排出的氧氣也就越多。人們得出了這樣的結(jié)論:在陽光的作用下,植物靠著二氧化碳吸取營養(yǎng),排出氧氣。
原來,地球上那浩瀚的森林、草原、莊稼,隱藏著一個巨大秘密:在陽光下,植物的綠葉會吸收空氣中的二氧化碳,與從根部運來的水分、養(yǎng)料化合變成淀粉、葡萄糖等,同時放出氧氣,這叫作光合作用。據(jù)計算,3棵大樹每天所吸收的二氧化碳,約等于一個人每天所吐出的二氧化碳。每年,全世界的綠色植物,從空氣中大約要吸收幾百億噸的二氧化碳。
還有一只看不見的手,在空氣中攝取二氧化碳——這就是石頭。巖石受著風(fēng)吹雨打,日子久了,會風(fēng)化、分解,石灰石中所含的碳酸鈣在氧化碳和水的作用下,變成可溶解的酸式碳酸鈣,每年可消耗掉大約40~70億噸的二氧化碳。
地球化學(xué)科學(xué)家們的研究十分清楚地指出:“地球的氧資源是巨大的。除了大氣中的氧外,大量的氧存在于海洋中?!惫夂献饔煤秃粑饔靡约叭紵剂?、自然界中的巖石風(fēng)化、金屬氧化等消耗的氧在輸入、輸出上大致平衡,即使光合作用馬上停止,僅大氣中的氧也夠地球上的生物消耗2 000年以上。
在油、煤、天然氣、木材以及其他有機(jī)物燃燒的過程中,會消耗大量氧氣以打破碳-氫鍵來釋放能量。同時,燃燒還會產(chǎn)生帶正電荷的碳原子和帶負(fù)電荷的氧原子,形成二氧化碳。盡管這個過程會消耗空氣中的氧氣,但我們并沒有必要擔(dān)心氧氣會被消耗殆盡,自然界就是這樣保持著它自身的平衡,氧氣是用不完的。
☆編輯/岳鳳